悬置隔振原理及其应用

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    0 引言

    随着汽车消费的普及，消费者对汽车尤其是轿车的驾乘舒适性已经越来越重视，汽车主机厂也已经把舒适性提高到了很重要的位置。 整车中，动力总成悬置是汽车零部件中重要的隔振部件，尤其是对整车及方向盘的怠速振动发挥着重要作用。

    动力总成悬置隔振的主要部件为其橡胶部分，橡胶由于它特有的综合力学性能，较低的可调整的模量和较高的阻尼，大应变下不被破坏和在一定变形方式下承载高负荷的能力等。 在工程技术的很多领域，采用橡胶来减少振动的传递是一种使用最广泛和最有效的方法。 本文将介绍橡胶悬置隔振的基本原理，并分享工程实际中的一个应用案例。

    1 悬置橡胶的振动传递率

    悬置橡胶的隔离和衰减振动的能力是用振动传递率来衡量的， 它定义为响应振幅 X0与输入激励振幅 Xi之比。 悬置橡胶的标准模型是一刚度为 K 的线性弹簧和阻尼系数为 C 的阻尼器组成的系统（图 1）。

    在稳态正弦激励下，橡胶的传递率 T

    这里 λ＝fF／ fN， 其中 λ 为频率比，fF为强制振动频率， fN为自振固有频率，ξ＝C ／CC， ξ 为振动系统的阻尼比，CC为临界阻尼系数。

    而对于采用普通橡胶悬置软垫而言，阻尼一般很小，即认为 ξ＝0，此时，可将振动传递率表达式由（1）可简化为

    由（2）公式可以看出，振动传递率 Ta只受频率比 λ 的影响，并且当频率比 λ＜ 2姨时，Ta＞1，振动被放大，悬置软垫不能隔振；频率比 λ＝1 时，振动传递率最大，出现共振；频率比 λ 继续增大，振动传递率就逐渐下降， 当频率比 λ ＞ 2姨时，此时 Ta＜1， 悬置便起到了隔振的效果。 由于在 λ＞5后，振动传递率 Ta值几乎不再变化，因此工程设计中 λ 常选在 2．5～5 之间。

    2 悬置隔振原理在某轿车开发中的应用

    目前轿车产品中普遍搭载的发动机为四缸发动机，发动机点火燃烧时，曲轴输出脉冲扭矩引起发动机的扭转振动，整车中，悬置需隔离这种运动向车身的传递；同时，行驶时路面的不平衡激励又会造成整车的振动，进而传递至发动机，若这种路面激励引起发动机的共振则会对发动机造成很大的破坏，因此，整车中悬置也需要隔离这部分振动的传递。 也就是说，在整车中悬置起着双向隔振的功能，既要降低动力总成振动向车身的传递，又要限制路面激励向动力总成传递。